[發(fā)明專利]一種2A97鋁鋰合金激光擺動(dòng)焊接方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911370991.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN111037097A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 東棟;王志敏;胡文浩;孫璐璐;孫少波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航星機(jī)器制造有限公司
• 主分類號(hào): B23K26/24
• 分類號(hào): B23K26/24;B23K26/60;B23K26/14;B23K35/38
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

本發(fā)明涉及一種2A97鋁鋰合金激光擺動(dòng)焊接方法，(1)將2A97鋁鋰合金待焊試板依次進(jìn)行酸洗、無(wú)水乙醇清洗以及干燥處理；(2)對(duì)干燥處理后的待焊試板的待焊區(qū)域表面激光逐行進(jìn)行清洗預(yù)處理；(3)將激光清洗預(yù)處理后的待焊試板裝配固定，相鄰待焊接試板的焊接接頭采用對(duì)接形式；(4)在焊接過(guò)程中通惰性氣體，將所述待焊試板的正面、背面與空氣隔離；(5)采用激光擺動(dòng)方式對(duì)裝配好的2A97鋁鋰合金進(jìn)行焊接，按照8型在所述軸的上下側(cè)循環(huán)擺動(dòng)，多個(gè)運(yùn)動(dòng)路徑交疊形成運(yùn)動(dòng)軌跡。本發(fā)明焊縫表面成形良好，焊縫常溫平均抗拉強(qiáng)度可達(dá)408MPa，平均斷后伸長(zhǎng)率可達(dá)4％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種2A97鋁鋰合金激光擺動(dòng)焊接方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天工業(yè)的迅猛發(fā)展，提高有效載荷已成為航空航天領(lǐng)域中重要的研究方向。在新型飛行器的設(shè)計(jì)中，首先要考慮減輕結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量和制造技術(shù)問(wèn)題，選擇輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料并解決焊接工藝問(wèn)題是其中重要的有效措施。

鋁鋰合金是近代鋁合金的一個(gè)重大發(fā)展。它具有低密度、高比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性和非常好的超塑性等特性，其強(qiáng)度、斷裂韌性、屈服強(qiáng)度、疲勞性能都是隨著溫度的降低而提高。用鋁鋰合金取代常規(guī)的鋁合金可使結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕10％～15％，剛度提高15％～20％，因此它是一種理想的航空與航天結(jié)構(gòu)材料。

在航空航天工業(yè)中，用焊接工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以鉚接為主的機(jī)械工藝連接鋁鋰合金結(jié)構(gòu)件，可進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量，提高結(jié)構(gòu)剛度，節(jié)約能源，節(jié)省裝配時(shí)間。其中，激光焊具有熱輸入低和變形小、焊接速度高及激光柔性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于金屬板材結(jié)構(gòu)的焊接。

但現(xiàn)有激光焊接的鋁鋰合金焊縫強(qiáng)度低、易產(chǎn)生氣孔，焊接變形大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種2A97鋁鋰合金激光擺動(dòng)焊接方法，有效避免2A97鋁鋰合金焊縫強(qiáng)度低、易產(chǎn)生氣孔，焊接變形大的缺點(diǎn)，焊縫表面成形良好，保護(hù)良好，焊縫常溫平均抗拉強(qiáng)度可達(dá)408MPa，平均斷后伸長(zhǎng)率可達(dá)4％。

本發(fā)明解決技術(shù)的方案是：

一種2A97鋁鋰合金激光擺動(dòng)焊接方法，該方法的步驟包括：

(1)將2A97鋁鋰合金待焊試板依次進(jìn)行酸洗、無(wú)水乙醇清洗以及干燥處理，使待焊試板表面光潔無(wú)油污；

(2)對(duì)干燥處理后的待焊試板的待焊區(qū)域表面采用功率為100～150W的激光逐行進(jìn)行清洗預(yù)處理；

(3)將激光清洗預(yù)處理后的待焊試板裝配固定，其中，相鄰待焊接試板間的裝配間隙范圍為0.15mm～0.3mm，相鄰待焊接試板的焊接接頭采用對(duì)接形式；

(4)在焊接過(guò)程中通惰性氣體，將所述待焊試板的正面、背面與空氣隔離；

(5)采用激光擺動(dòng)方式對(duì)裝配好的2A97鋁鋰合金進(jìn)行焊接，激光焊接功率為2700W～3000W，激光焊接速度為1200mm/min～1800mm/min，激光焊接離焦量為±0.5mm，激光束沿著平行于焊縫的軸向前進(jìn)，并以焊縫為中心點(diǎn)，按照8型在所述軸的上下側(cè)循環(huán)擺動(dòng)，多個(gè)運(yùn)動(dòng)路徑交疊形成運(yùn)動(dòng)軌跡。

進(jìn)一步的，步驟(2)中，激光清洗預(yù)處理范圍為焊縫中心至焊縫兩側(cè)距焊縫中心1～3cm的區(qū)域。

進(jìn)一步的，步驟(4)中，以10L/min～30L/min流量向所述待焊接試板的正面、背面通惰性氣體，將所述待焊接試板的正面、背面與空氣隔離。

進(jìn)一步的，惰性氣體為氮?dú)?、氬氣和氦氣至少之一?/p>

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

(1)本發(fā)明一方面對(duì)鋁鋰合金焊接試板表面進(jìn)行預(yù)處理，除去待焊區(qū)的表面氧化膜，降低焊縫內(nèi)產(chǎn)生氣孔的傾向；